ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ТАКСАЦИОННИ ПОКАЗАТЕЛИ НА ГОРСКИ НАСАЖДЕНИЯ ПО ДАННИ ОТ НАЗЕМНО ЛАЗЕРНО СКАНИРАНЕ
Инж . Георги Дончев , ЛТУ
SUMMARY
LiDAR technology expands the possibilities for forest inventory in Bulgaria through airborne and terrestrial laser scanning . The aim of the research is to study the structure of and determine the characteristics of forest stands via Personal Laser Scanning ( PLS ). A technological scheme for terrestrial PLS has been developed in order to extract numerical tree parameters . Study site is located on the territory of the South- Eastern Forest Enterprise – Sliven . The sample plots are selected in accordance with the normative requirements for inventory and planning in forest territories of Bulgaria . A human operator moves within the study areas and uses the PLS method to scan all trees with which the LIDAR device makes direct contact . The obtained raw PLS data are processed by the software Google Cartographer . PLS point cloud data of the forest stands are created using the algorithm SLAM ( Simultaneous Localization and Mapping ) and are additionally processed by specialized application software for forest stands ( LiDAR360 , 3D Forest , and Cloud Compare ). A special algorithm separates the earth surface ( Terrain Cloud TC ) from tree vegetation ( Vegetation cloud VC ). Three-dimensional models of individual trees are obtained through automated segmentation . Each tree model includes an automatically generated identifier , spatial coordinates of the center of the tree base , and other numerical parameters such as diameter of the stems at breast height ( DBH ), height , diameter and volume of the tree crown , and other parameters . The use of the PLS method combined with the SLAM algorithm provides the process of forest inventory with a reliable technological approach for 3D forest mapping and with the ability for fast , objective , and accurate measurement of individual trees and forest stands .
Key words : LiDAR , TLS , PLS , forest inventory , tree parameters РЕЗЮМЕ
Технологията LiDAR разширява възможностите за изследване на горските територии в България чрез използване на методите на въздушно и наземно лазерно сканиране . Целта на разработката е изучаване на структурата и определяне на характеристиките на горски насаждения чрез наземно персонално лазерно сканиране ( Personal Laser scanning PLS ). Разработена е технологична схема за PLS с цел извличане на числени параметри на дървостоите . Обектът на изследването е част от горската територия на Югоизточното държавно предприятие ( ЮИДП ), гр . Сливен . Подборът на пробните площи е съобразен с нормативните изисквания за инвентаризация и планиране в горските територии на България . Методът PLS чрез придвижване на оператора в границите на пробните площи е използван за сканиране на всички дървета , с които лидарното устройство осъществява пряк въздушен контакт . Получените първични данни са обработени чрез софтуерния продукт Google Cartographer . Създадени са облачни 3D модели на насажденията чрез технологията SLAM ( Simultaneous Localization and
Mapping ), които са допълнително обработени чрез специализиран приложен софтуер за горски обекти ( Lidar360 , 3DForest и CloudCompare ). Със специален алгоритъм е отделена земната повърхност от облака на дървесната растителност . След автоматизирано сегментиране са получени 3D модели на отделните дървета с автоматично зададен идентификатор , пространствени координати в центъра на основата на дървото и числени показатели на отделните дървета . Като краен резултат от oобработката на PLS данните са извлечени данни за диаметрите на стъблата на гръдна височина ( DBH ), височините на дърветата , диаметрите и обемите на короните и други показатели . Използването на този PLS метод в комбинация със SLAM алгоритъм , осигурява процеса на горската инвентаризация с технологичен подход за 3D картиране и инвентаризация на горите чрез бързо , обективно и точно измерване на отделни дървета и цели дървостои .
Ключови думи : LiDAR , наземно лазерно сканиране , персонално лазерно сканиране , горска инвентаризация , таксационни показатели
1 . ВЪВЕДЕНИЕ
Управлението и стопанисването на горските територии в България се основава на точната информация , получена чрез подробна горска инвентаризация в съответствие с нормативно изискваната точност и статистическите методи за обработка на данните [ 4 ].
Съществуват различни видове технологии за инвентаризация на горите ( наземни и дистанционни ), които могат да се прилагат в зависимост от целта , обхвата на териториите и наличните ресурси . Точността на определените характеристики на горските насаждения и на дървесния запас по класическите таксационни методи зависи от качеството и количеството на теренните работи и подбора на статистическите извадки , както и от влиянието на субективния фактор . На терена измерванията се извършват с помощта на традиционните инструменти за таксация на дървостоите , които могат да се съчетават с геодезически инструменти , GPS и мобилни устройства с навигация , цифрови изображения и карти [ 1 ].
Технологията LiDAR разширява възможностите за изследване на горските територии в България чрез използване на методите на въздушно и наземно лазерно сканиране . Наземното лазерно сканиране ( Terrestrial Laser scanning TLS ) е технология за обективно инструментално измерване на дървостоите , която осигурява бързина , висока точност , автоматичен и периодичен контрол над данните и оценка на измерените характеристики на дървостоите , извличани за целите на инвентаризацията и картирането на горите .
Перспективите TLS да бъде оперативно използван метод у нас за определяне на таксационни показатели на горските насаждения са в тясна зависимост от достигането на технологично и икономически по-достъпен за потребителите инструментариум и средства за обработка
ГКЗ 1-2 ’ 2021 23